Wednesday, December 13, 2017

Química Industrial: Unidad 9

UD10: Industrias misceláneas: grasas, aceites y jabones. Papel. Polímeros sintéticos. Composición de grasas y aceites. Extracción de grasas y aceites a partir de materias primas vegetales y animales. Fabricación de jabón. Obtención de la pulpa de celulosa: tratamiento a partir de la madera y de materiales reciclables. Obtención de distintos tipos de papeles y cartones. Procesos de blanqueado. Aspectos ambientales de la industria del papel. Formas de obtención de polímeros sintéticos. Ejemplos. Reciclado. 
Grasas, aceites y jabones

1. ¿A qué se denominan grasas y aceites?;

Las grasas y aceites de origen vegetal o animal son triglicéridos o también llamados ésteres de la glicerina, con ácidos grasos de larga cadena de hidrocarburos que generalmente varían en longitud. De forma general, cuando un triglicérido es sólido a temperatura ambiente se le conoce como grasa, y si se presenta como líquido se dice que es un aceite.

b) escribir la fórmula del tripalmitato de glicerilo y señalar en ella:
i) las uniones éster,
ii) la fracción que permite obtener glicerina;
iii) la fracción que permite obtener el ácido graso;

c) ¿existen grasas o aceites que en su fórmulas tengan diferentes ácidos grasos?;

Los tres ácidos grasos pueden ser diferentes, todos iguales, o sólo dos iguales y el otro distinto. La longitud de las cadenas de los triglicéridos oscila entre 16 y 22 átomos de carbono

d) escribir las fórmulas de los siguientes ácidos grasos:
i) butírico;





ii) caproico;






iii) láurico;






iv) mirístico;






v) esteárico;






vi) oleico;




¿cuál es la diferencia principal entre los cinco primeros y el último?

Los primeros cinco ácidos son saturados, mientras el oleico es insaturado.

2. En la formulación de algunos jabones en invierno se emplean aceites y en verano se usan grasas: sugerir razones para esto sobre la base de la diferencia principal en las propiedades físicas entre ambos grupos de compuestos.

Los aceites y las grasas son ambos triglicéridos como vimos anteriormente, y su diferencia principal recide en la longitud de las cadenas de carbono. A mayor longitud de la cadena, más alto resulta el punto de fusión del material.

3. Resumir los métodos empleados para la extracción de grasas y aceites de origen vegetal y animal, con énfasis en las diferencias entre ambos.

Métodos de extracción

El contenido total de lípidos se determina comúnmente por métodos de extracción con disolventes orgánicos (por ejemplo Soxhlet, Goldfish,Mojonnier), sin embargo también puede cuantificarse por métodos deextracción que no incluyen disolventes (por ejemplo, Gerber, Babcock) y por métodos instrumentales que se basan en propiedades físicas o químicas de los lípidos (por ejemplo, infrarrojo, densidad y absorción de rayos x) (Aguilar, 2011)
  • a. Métodos con solventes:
  • Soxhlet: Es el más ampliamente utilizado, usa una extracción Solida- Liquida en un aparato llamado de la misma manera, se tiene un flujo constante de un solvente orgánico, por lo general Éter de petróleo, éter etílico o Hexano- Diclorometano. Este solvente es calentado hasta ebullir, luego condensado y dispuesto en el tubo Soxhlet, en el cual extrae el aceite contenido en la biomasa hasta que el tubo se llena, cuando el tubo está lleno de solvente, este es sifonado hasta el balón que contiene el resto de solvente y se repite el proceso (González et Al., 2009).
Es sencillo, no es de un trabajo intensivo y los lípidos pueden ser usados para posteriores determinaciones. Sin embargo, los resultados son menos eficientes comparados con los del método Bligh & Dyer, no se pueden determinar los lípidos totales, se necesitan grandes cantidades de solvente, se requiere de un equipo especial, puede tener efectos adversos en lípidos lábiles y es difícil controlar muchas de las condiciones (Carvalho et. Al., 2009).
  • Folch: también es ampliamente utilizado, se considera el método más fiable para la recuperación de los lípidos totales, en la extracción el perfil de los ácidos grasos permanecen estables, el método subestima sistemáticamente concentraciones en las muestras que contienen más de 2% de lípidos (Axelsson & Gentili, 2014; Segura, J. 2015). En algunos estudios se reporta mas bajo rendimiento en extracción comparado con Soxhlet (Caprioli et Al. 2015).
  • Bligh and Dyer: es un método estándar bien establecido, determina lípidos totales, se basa en un sistema bifásico de equilibrio Liquido- Liquido. Las muestras pueden ser analizadas directamente sin necesidad de pre-secarlas y los lípidos obtenidos pueden ser usados para futura determinación, sin embargo la utilización de cloroformo es una desventaja, pues te compuesto es toxico con el ambiente ( Santana et Al, 2009).
El procedimiento consiste en realizar una cuantificación gravimétrica, en la cual se tienen en cuenta tres pasos para la extracción: 1) Methanol+ cloroformo, 2) Cloroformo y 3) Agua. Después de la separación de fases lípidos totales se determinan en la fase de cloroformo por análisis gravimétrico seguido de la evaporación del solvente (Schlechtriem et al, 2009)
  • Schmid-Bondzynski-Ratzlaff: Es un método muy empleado para determinar los lípidos en queso y en leche en polvo. Económico, extrae lípidos totales y las muestras pueden ser abalizadas sin secado previo, sin embargo los lípidos no pueden ser usados para determinaciones posteriores. El Procedimiento consiste en ubicar en un vaso de precipitado de 100 ml la cantidad adecuada de muestra, agregar HCl y calentar. Dejar enfriar, transferir el contenido a una probeta graduada con tapa esmerilada, lavando el vaso de precipitado con unos 10 ml de alcohol etílico en dos porciones y luego agregar 50-60 ml de éter. Dejar en reposo 24 horas y leer el volumen de la fase etérea. Tomar una alícuota exactamente medida y evaporar el éter en un vaso de precipitado pequeño previamente tarado. Una vez evaporado el éter pesar nuevamente y determinar el contenido de lípidos por diferencia, teniendo en cuenta la alícuota tomada para realizar los cálculos (UNLP, 2012).
  • Fluidos supercríticos: Los fluidos supercríticos (FSC) tienen la capacidad de extraer ciertos compuestos químicos con el uso de determinados solventes específicos bajo la combinación de temperatura y presión. El CO2 es el fluido supercrítico más utilizado debido a que no es ni tóxico, ni inflamable, ni corrosivo, es incoloro, económico, se elimina fácilmente, no deja residuos, sus condiciones críticas son relativamente fáciles de alcanzar y se consigue con diferentes grados de pureza, se puede trabajar a baja temperatura y por tanto, se pueden separar compuestos termolábiles (Velazco et Al., 2007). Después del paso del CO2, este es evaporado y los lípidos son medidos. Las ventajas que presenta este método es que es rápido, utiliza solventes orgánicos y los lípidos pueden ser usados para futuros análisis, sin embargo el alto costo de los equipos y su complejidad, limita el uso de esta técnica (Vásquez, 2008).
  • b. Extracción por instrumentos:
  • Extracción asistida por Microondas: consiste en el calentamiento de un solvente en contacto con la muestra. El proceso implica la perturbación de los enlaces por puente de hidrógeno, como resultado de la rotación de dipolos por la radiación en las moléculas y la migración de iones; con la consiguiente penetración del solvente en la matriz, y transporte al seno del líquido de los componentes.
La rapidez en el calentamiento es la principal ventaja de las microondas frente a los métodos tradicionalmente empleados en la extracción con disolventes, que causan el calentamiento a partir de la transmisión de la energía al material de forma indirecta. El empleo de las microondas permite, por tanto, significativos ahorros de tiempo; disminución de los volúmenes de disolventes necesarios en los tratamientos y, en consecuencia, de energía en el proceso; no contamina el medio ambiente, lo cual se manifiesta en la reducción de los costos en general, que constituyen aspectos deseables de alcanzar en todo proceso de extracción, además de que permite obtener altos recobrados de los compuestos de interés ( Salomón et. Al., 2013).
  • Espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) Algunas clases de lípidos muestran bandas fuertes de absorción de grupos carbonilo en la región infrarroja, lo que quiere decir que cada uno de ellos, tiene su espectroscopia. Por consiguiente para establecer un complemento a las técnicas tradicionales surge el uso de la refractancia en el infrarrojo cercano, que consiste en irradiar con un haz de luz monocromática los materiales orgánicos, que en función de la naturaleza de los enlaces y cargas electrostáticas existentes entre sus átomos y moléculas, absorben una determinada cantidad de energía (reflectancia). Con esta técnica se generan modelos matemáticos que relacionen la composición química con cambios de energía en la región correspondiente al rango infrarrojo cercano. Este método no es destructivo, requiere un mínimo o nulo tratamiento de la muestra, minimiza el daño ambiental y es una técnica multianalítica de alta precisión que permite predecir varios factores simultáneamente. Una vez calibrado el espectrofotómetro, el uso del NIR es de bajos costos. El NIR está establecido para medir la composición lipídica en cereales como granos de maíz (Bravo et al.,2009)
  • Autoclavado: El principio de extracción mediante Autoclavado es similar a la extracción mediante agua subcrítica. La metodología de utilización de esta técnica es variable, se puede utilizar una solución salina acuosa como fluido de trabajo y se autoclavan a 300°C y 100 MPa con tiempos que oscilan entre 5 y 60 minutos, adicionalmente se purga con nitrógeno el aire residual. una ventaja de esta técnica para ser utilizada en la extracción de lípidos, es que se puede trabajar con la biomasa húmeda, lo cual evade la etapa de secado de la biomasa, durante la cual se pueden degradar los lípidos presentes y aumenta los costos globales de proceso. No obstante, todos los experimentos que utilizan Autoclavado para la extracción de aceite, incorporan una etapa adicional de extracción con solvente químico, por lo cual podemos decir que el autoclavado es una técnica de pre-tratamiento para una posterior extracción química, que una técnica de extracción en sí misma (Mendes, et. Al, 2001)

    Leer más: http://www.monografias.com/trabajos106/metodos-extraccion-lipidos/metodos-extraccion-lipidos.shtml#ixzz519mY3vkc

4. a) Escribir la ecuación química para la saponificación del tripalmitato de glicerilo con hidróxido de sodio;

b) 2,4 toneladas de un residuo vegetal contiene 40 % de tripalmitato de glicerilo:

i) calcular el volumen mínimo de solución de NaOH 40% (m/v) necesario para reaccionar estequiométricamente para obtener glicerina y tripalmitato de sodio;
iii) el material original se trata con 20% más de solución NaOH que el calculado y, mediante el tratamiento adecuado, se obtiene ácido palmítico. La pérdida de todo el proceso es de 15 %: ¿qué masa de ácido graso se obtiene?





5. a) ¿Qué le ocurre a un jabón en presencia de “agua dura”? Explicar con la ayuda de ecuaciones químicas;
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